Vermiculita

La vermiculita es un mineral de filosilicato hidratado que experimenta una importante expansión cuando se calienta. La exfoliación ocurre cuando el mineral se calienta lo suficiente y los hornos comerciales pueden producir este efecto de manera rutinaria. La vermiculita se forma por meteorización o alteración hidrotermal de biotita o flogopita. Existen grandes minas comerciales de vermiculita en los Estados Unidos, Rusia, Sudáfrica, China y Brasil.

Ocurrencia

La vermiculita se describió por primera vez en 1824 por una ocurrencia en Millbury, Massachusetts. Su nombre proviene del latín vermiculare, "criar gusanos", por la forma en que se exfolia cuando se calienta.

Típicamente ocurre como un producto de alteración en el contacto entre rocas félsicas y máficas o ultramáficas como piroxenitas y dunitas. También ocurre en carbonatitas y calizas metamorfoseadas ricas en magnesio. Las fases minerales asociadas incluyen: corindón, apatito, serpentina y talco. Se presenta intercalado con clorita, biotita y flogopita.

Estructura

La vermiculita es una arcilla 2:1, lo que significa que tiene dos láminas tetraédricas por cada lámina octaédrica. Es una arcilla de expansión limitada con una capacidad de contracción-hinchamiento media. La vermiculita tiene una alta capacidad de intercambio catiónico (CEC) de 100 a 150 meq/100 g. Las arcillas de vermiculita son micas desgastadas en las que los iones de potasio entre las láminas moleculares se reemplazan por iones de magnesio y hierro.

Usos comerciales

Vermiculite from Paakkila, Tuusniemi, Eastern Finland

Formas moldeadas

Este proceso consiste en mezclar vermiculita exfoliada con aglutinantes inorgánicos como silicato de sodio, cemento (cantidades específicas) y otros compuestos, como los que contienen potasio, para producir una 'tierra húmeda' mezcla. Luego, este material se presiona hidráulicamente para darle forma en un molde y luego se cura con calor a temperaturas de hasta 180 °C durante un máximo de 24 horas, según el grosor de la pieza moldeada. Estas piezas pueden soportar temperaturas de servicio de hasta 1150 °C y se utilizan a menudo en la industria de fundición de aluminio como aislamiento de respaldo detrás del cátodo de carbono en las celdas de recipiente que contienen la mezcla fundida de criolita y alúmina. Las formas y tableros moldeados se utilizan en:

• chimeneas abiertas
• Aislamiento de alta temperatura o refractario
• Paneles acústicos
• Inflamación de acero estructural y tuberías

Placas de silicato de calcio

La vermiculita exfoliada se agrega a una suspensión de silicato de calcio. Luego se deshidrata presionando o usando uno de los procesos Fourdriner/Magnani/Hatschek para formar una placa plana que luego se cura con calor bajo presión (típicamente 10–15 bar) por períodos de hasta 24 horas.

Revestimientos de freno

Los grados más finos de vermiculita exfoliada se utilizan en revestimientos de frenos principalmente para el mercado automotriz. Las propiedades de la vermiculita que la convierten en una opción adecuada para su uso en forros de freno incluyen su resistencia térmica, la facilidad de adición a otras materias primas para lograr una mezcla homogénea y sus características de forma y superficie.

Soleras y hormigones aislantes para cubiertas y soleras

Antofilita, Vermiculite

La vermiculita exfoliada (generalmente los grados más finos) se puede agregar en el sitio al cemento Portland y otros agregados, ayudas reológicas y agua para producir soleras de concreto para techos y pisos que son livianas y aislantes. En muchos casos, las soleras para techos a base de vermiculita se utilizan junto con otros materiales aislantes, como placas de poliestireno, para formar un sistema de techado total. También se puede usar un aglutinante bituminoso con vermiculita exfoliada para producir una solera seca y liviana para techos que tiene las ventajas de baja conductividad térmica, bajo contenido de humedad y facilidad de colocación (vertiendo de la bolsa y luego apisonando).

Medio de cultivo sin suelo

La vermiculita exfoliada se combina con otros materiales, como turba o corteza de pino compostada, para producir un medio de cultivo sin suelo para el horticultor profesional y el jardinero doméstico. Estas mezclas promueven un crecimiento radicular más rápido y dan un anclaje rápido a las raíces jóvenes. La mezcla ayuda a retener el aire, el alimento vegetal y la humedad, liberándolos a medida que la planta los requiere. Estas mezclas fueron iniciadas por Boodley y Sheldrake. La vermiculita exfoliada también se utiliza como medio de cultivo para cultivos hidropónicos.

Germinación de semillas

La vermiculita, sola o mezclada con tierra o turba, se usa para germinar semillas; se requiere muy poco riego. Cuando se usa vermiculita sola, las plántulas deben alimentarse con una solución de fertilizante débil cuando aparecen las primeras hojas verdaderas, p. con una cucharadita de fertilizante soluble 5-10-5 por galón de agua, aumentando gradualmente a una cucharada (proporción 1:256) al trasplantar.

Almacenamiento de tubérculos

Vierta vermiculita alrededor de los bulbos colocados en el recipiente. Si se excavan terrones, déjelos secar durante unas horas al sol y luego colóquelos en cajas de cartón o cestas de bushel y cúbralos con vermiculita. El poder de absorción de la vermiculita actúa como un regulador que evita la fluctuación de moho y humedad durante el período de almacenamiento. No absorberá la humedad del interior de los tubérculos almacenados, pero sí absorberá el agua libre del exterior, lo que evitará que se pudran durante el almacenamiento.

Acondicionador de suelos

Donde el suelo nativo es pesado o pegajoso, se recomienda una mezcla suave de vermiculita como acondicionador del suelo, hasta la mitad del volumen del suelo. Esto crea canales de aire y permite que la mezcla de tierra respire. Mezclar vermiculita en jardines de flores y hortalizas o en macetas proporcionará el aire necesario para mantener un crecimiento vigoroso de las plantas. Cuando los suelos son arenosos, la mezcla de vermiculita en el suelo permitirá que el suelo retenga el agua y el aire necesarios para el crecimiento.

Como aislamiento de relleno suelto

La vermiculita exfoliada tratada con un repelente al agua se usa para rellenar los poros y las cavidades de la construcción de mampostería y los bloques huecos para mejorar las clasificaciones contra incendios (por ejemplo, los diseños de paredes y particiones de Underwriters Laboratories), el aislamiento térmico y el rendimiento acústico. La vermiculita expandida también se ha utilizado como aislamiento térmico en los áticos y paredes de las casas y en calentadores de agua, cajas fuertes contra incendios, estufas, hornos y refrigeradores.

Mezclas colables y gunitado de refractario/aislamiento

La vermiculita exfoliada se puede combinar con cementos con alto contenido de alúmina (también conocido como aluminato de calcio) y otros agregados como esquisto expandido, arcilla y pizarra o silicato de sodio para producir concretos y morteros refractarios/aislantes. En los primeros días de su uso, estos productos se agrupaban en lotes en el lugar de instalación o muy cerca del mismo. Este sigue siendo el caso en algunas circunstancias limitadas; sin embargo, cada vez se utilizan más las mezclas propietarias prefabricadas. Las mezclas que contienen vermiculita se usan en áreas donde la fuerza y la resistencia a la corrosión/abrasión son de importancia secundaria, siendo el factor más importante el desempeño del aislamiento del revestimiento refractario en el lugar. Estas mezclas se utilizan en industrias que incluyen el procesamiento de hierro/acero, cemento e hidrocarburos.

Tabla de vermiculite usada para la impermeabilización de conductos

Protección contra incendios

Como aditivo para paneles de yeso ignífugos.

Recubrimiento de alta temperatura

Las dispersiones de vermiculita suelen ser vermiculita muy finamente deslaminada química o físicamente en un medio fluido. Estas dispersiones se pueden utilizar para fabricar 'papel' de vermiculita. láminas vertiéndolas sobre un trozo de plástico liso de baja energía superficial y dejándolas secar. La lámina resultante se puede despegar del plástico. Los usos finales típicos de las dispersiones de vermiculita incluyen la inclusión en recubrimientos o aglutinantes de alta temperatura para materiales de construcción, juntas, papeles/textiles especiales, recubrimientos resistentes a la oxidación en compuestos a base de carbono y como recubrimientos de barrera para películas.

Tratamiento de residuos

Tratamiento de residuos: la capacidad de intercambio catiónico (hasta 1.000 miliequivalentes por kg) de la vermiculita permite su uso en procesos de depuración de fluidos para aguas residuales, procesos químicos y control de la contaminación del aire en minas y gases en procesos industriales. Además de sus propiedades de intercambio iónico, la vermiculita exfoliada puede retener líquidos dentro de los vacíos interlaminares de las partículas individuales, así como entre las propias partículas.

Otros

• Como material de embalaje, valorado por su alta absorción.
• Como substrato para varios animales y/o medio para la incubación de huevos.
• Como un agregado ligero para el yeso, compuestos de hormigón propietario, mortero de sobremesa y pulverización cementada: La vermiculitis exfoliada se utiliza tanto en las placas de construcción generales aplicadas a mano como a pulverización para mejorar la cobertura, facilidad de manejo, adherencia a una amplia variedad de sustratos, resistencia al fuego y resistencia a la picadura / arrugas.
• Como componente del interior llenado para almohadas de sobremesa, junto con grafito.
• Como portador para la manipulación seca y la liberación lenta de los productos químicos agrícolas.
• Como caliente topping: ambos exfoliados y crudos vermiculite han sido utilizados para caliente topping en la industria del acero. Cuando se vierte sobre metal fundido, la vermiculitis cruda exfolia inmediatamente y forma una capa aislante, permitiendo que el material sea transportado al siguiente proceso de producción sin perder demasiado calor.
• Se utiliza para permitir el enfriamiento lento de piezas calientes en vidrio, lámparas, siderurgia, y la fabricación de cuentas de vidrio.
• Se utiliza en piscinas en tierra para proporcionar una base de piscina suave: Los grados más finos de la vermiculitis exfoliada más cemento de Portland se pueden combinar ya sea en el sitio o en un premix de fábrica para proporcionar una base para los revestimientos de vinilo de piscina. Estas mezclas se bombean en su lugar utilizando una bomba de rotor o vertido a mano.
• Usado en calentadores comerciales.
• Usado en cocinas AGA como aislamiento.
• Se utiliza en el almacenamiento de explosivos como un mitigant de explosión.
• Se utiliza para absorber líquidos peligrosos para la eliminación sólida.
• Se utiliza en chimeneas de gas para simular las brasas.
• Utilizado como parte de un sustrato para el cultivo de hongos.

Fabricación comercial de vermiculita exfoliada

Producción de vermiculitis en 2005

En 2014, Sudáfrica, Brasil, EE. UU. y China fueron los principales productores de vermiculita extraída, concentrada y sin exfoliar, con una participación mundial de alrededor del 90 %. La producción de Sudáfrica está disminuyendo, mientras que la de Brasil está aumentando significativamente.

Si bien algunos procesadores finales y exfoliantes de vermiculita se especializan, con productos patentados vendidos en una amplia variedad de industrias, algunos tienen productos finales más variados, con requisitos técnicos menos estrictos. Algunos exfoliantes de vermiculita también se mezclan con perlita de menor costo. Los exfoliantes de vermiculita tienen una asociación de comercio internacional llamada The Vermiculite Association para representar los intereses de la industria e intercambiar información.

Contaminación por amianto

Aunque no toda la vermiculita contiene asbesto, algunos productos se fabricaron con vermiculita que contenía asbesto hasta principios de la década de 1990. Las minas de vermiculita en todo el mundo ahora se prueban regularmente y se supone que venden productos que no contienen asbesto. La antigua mina de vermiculita en Libby, Montana, tenía asbesto de tremolita, así como winchita y richterita (ambos anfíboles fibrosos); de hecho, se formó bajo tierra a través de esencialmente los mismos procesos geológicos que los contaminantes.

La vermiculita pura no contiene amianto y no es tóxica. La vermiculita impura puede contener, además de amianto, también diópsido menor o restos de los minerales precursores biotita o flogopita.

Controversia sobre los riesgos para la salud

La mina de vermiculita más grande y más antigua de los Estados Unidos se inició en la década de 1920, en Libby, Montana, y la vermiculita se vendió con el nombre comercial Zonolite. La marca Zonolite y la mina fueron adquiridas por W. R. Grace and Company en 1963. Las operaciones mineras en el sitio de Libby se detuvieron en 1990 en respuesta a la contaminación por asbesto. Mientras estaba en funcionamiento, la mina Libby puede haber producido el 80% del suministro mundial de vermiculita.

El gobierno de los Estados Unidos estima que se usó vermiculita en más de 35 millones de hogares, pero no recomienda su eliminación. Sin embargo, las casas o estructuras que contienen vermiculita o aislamiento de vermiculita que datan de antes de mediados de la década de 1990, y especialmente aquellas que se sabe que contienen la "Zonolita" marca: puede contener asbesto y, por lo tanto, puede ser un problema de salud.

Un artículo publicado en The Salt Lake Tribune el 3 de diciembre de 2006 informó que se había descubierto que la vermiculita y la zonolita contenían asbesto, lo que había provocado cánceres como los que se encuentran en los casos relacionados con el asbesto.. El artículo decía que hubo un encubrimiento por parte de W. R. Grace and Company y otros con respecto a los riesgos para la salud asociados con la vermiculita y que la EPA había remediado varios sitios en Salt Lake Valley cuando se demostró que estaban contaminados con asbesto. W. R. Grace and Company ha negado enérgicamente estos cargos.

El depósito de vermiculita en la mina de Libby, Montana, estaba (y está) muy contaminado con asbesto. Numerosas personas estuvieron expuestas a sabiendas al polvo nocivo de vermiculita que contenía asbesto. Desafortunadamente, la mina había estado operando desde la década de 1920, y los controles ambientales e industriales eran prácticamente inexistentes hasta que W. R. Grace and Company compró la mina en 1963. Sin embargo, sabiendo los riesgos para la salud humana, la empresa minera siguió operando. allí hasta 1990. En consecuencia, muchos de los ex mineros y residentes de Libby se han visto afectados y continúan sufriendo problemas de salud. Más de 400 personas en la ciudad han muerto a causa de enfermedades relacionadas con el asbesto debido a la contaminación de la extracción de vermiculita de la cercana montaña Zonolite, donde se encontró que las muestras de suelo estaban cargadas con tremolita fibrosa (conocida por ser una forma muy peligrosa de asbesto), y muchos otros allí que aislaron sus hogares con Zonolite han sucumbido a enfermedades relacionadas con el asbesto, la mayoría de los cuales nunca fueron empleados en entornos donde el asbesto era un problema.

Después de que una historia de Seattle Post-Intelligencer de 1999 afirmara que las enfermedades relacionadas con el asbesto eran comunes en la ciudad, la EPA, en respuesta a la presión política, dio prioridad a la limpieza del sitio y llamó a Libby la el peor caso de exposición de toda la comunidad a una sustancia tóxica en la historia de los Estados Unidos. La EPA ha gastado $120 millones del dinero del Superfondo en la limpieza. En octubre de 2006, W. R. Grace and Company intentó apelar las multas (54,5 millones de dólares) que les impuso la EPA, pero la Corte Suprema rechazó la apelación. El gobierno de los Estados Unidos presentó cargos penales contra varios ex ejecutivos y gerentes de la mina por presuntamente ignorar y encubrir los riesgos para la salud de los empleados. También fueron acusados de fraude electrónico y de obstruir los esfuerzos de limpieza del gobierno. A la fecha de la acusación formal, se había identificado que alrededor de 1200 residentes del área de Libby padecían algún tipo de anomalía relacionada con el asbesto. El caso terminó con absoluciones el 8 de mayo de 2009. El 17 de junio de 2009, la EPA emitió una emergencia de salud pública en Libby y sus alrededores, lo que permitió a las agencias federales proporcionar fondos para la atención médica y para eliminar el aislamiento contaminado de los hogares afectados.